{"id":5602,"date":"2022-11-25T07:17:36","date_gmt":"2022-11-25T06:17:36","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=5602"},"modified":"2022-11-25T07:17:36","modified_gmt":"2022-11-25T06:17:36","slug":"webb-revela-como-nunca-antes-uma-atmosfera-exoplanetaria","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2022\/11\/25\/webb-revela-como-nunca-antes-uma-atmosfera-exoplanetaria\/","title":{"rendered":"Webb revela, como nunca antes, uma atmosfera exoplanet\u00e1ria<\/strong>"},"content":{"rendered":"\n

O Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA\/ESA\/CSA acabou de “marcar outro golo”: um retrato molecular e qu\u00edmico dos c\u00e9us de um mundo distante. Ao passo que o Webb e outros telesc\u00f3pios espaciais, incluindo o Telesc\u00f3pio Espacial Hubble da NASA\/ESA, revelaram anteriormente ingredientes isolados da atmosfera quente deste planeta, as novas leituras fornecem um menu completo de \u00e1tomos, mol\u00e9culas e at\u00e9 mesmo sinais de qu\u00edmica ativa e nuvens. Os \u00faltimos dados tamb\u00e9m fornecem pistas de como estas nuvens podem parecer quando vistas de perto: isoladas em vez de como um cobertor \u00fanico e uniforme sobre o planeta.<\/p>\n\n\n\n

O conjunto de instrumentos altamente sens\u00edveis do telesc\u00f3pio analisou a atmosfera de WASP-39 b, um “Saturno quente” (um planeta t\u00e3o massivo quanto Saturno, mas numa \u00f3rbita mais \u00edntima que a de Merc\u00fario em torno do Sol) em \u00f3rbita de uma estrela a cerca de 700 anos-luz de dist\u00e2ncia. Este exoplaneta do tamanho de Saturno foi um dos primeiros examinados pelo Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA\/ESA\/CSA quando iniciou opera\u00e7\u00f5es cient\u00edficas regulares. Os resultados entusiasmaram a comunidade cient\u00edfica exoplanet\u00e1ria. Os instrumentos de sensibilidade requintada do Webb forneceram um perfil dos constituintes atmosf\u00e9ricos de WASP-39 b e identificaram uma pletora de conte\u00fados, incluindo \u00e1gua, di\u00f3xido de enxofre, mon\u00f3xido de carbono, s\u00f3dio e pot\u00e1ssio.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/a>
Impress\u00e3o de artista do exoplaneta WASP-39 b e da sua estrela. O planeta tem uma atmosfera difusa de cor laranja-azulada com tra\u00e7os de nuvens longitudinais por baixo. O quarto esquerdo do planeta (o lado virado para a estrela) est\u00e1 iluminado, enquanto que o resto est\u00e1 na sombra. A estrela \u00e9 branca-amarelada, sem caracter\u00edsticas n\u00edtidas.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

As descobertas s\u00e3o um bom press\u00e1gio da capacidade dos instrumentos do Webb em realizar a vasta gama de investiga\u00e7\u00f5es exoplanet\u00e1rias – investiga\u00e7\u00f5es de planetas em torno de outras estrelas – esperada pela comunidade cient\u00edfica. Isto inclui a an\u00e1lise das atmosferas de planetas mais pequenos e rochosos, como os do sistema TRAPPIST-1.<\/p>\n\n\n\n

“Observ\u00e1mos o exoplaneta com v\u00e1rios instrumentos que, em conjunto, cobrem uma ampla faixa do espectro infravermelho e uma pan\u00f3plia de impress\u00f5es digitais qu\u00edmicas inacess\u00edveis antes do JWST”, disse Natalie Batalhas, astr\u00f3noma da Universidade da Calif\u00f3rnia, Santa Cruz, que contribuiu e ajudou a coordenar a nova investiga\u00e7\u00e3o. “Dados como estes ‘mudam completamente o jogo'”.<\/p>\n\n\n\n

Os achados foram detalhados num conjunto de cinco novos artigos cient\u00edficos, tr\u00eas dos quais j\u00e1 foram divulgados pela imprensa cient\u00edfica e dois ainda est\u00e3o em revis\u00e3o. Entre as revela\u00e7\u00f5es sem precedentes est\u00e1 a primeira dete\u00e7\u00e3o, numa atmosfera exoplanet\u00e1ria, de di\u00f3xido de enxofre, uma mol\u00e9cula produzida a partir de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas desencadeadas pela luz altamente energ\u00e9tica da estrela hospedeira do planeta. Na Terra, a camada protetora de ozono, na atmosfera superior, \u00e9 criada de forma semelhante.<\/p>\n\n\n\n

“Esta \u00e9 a primeira vez que vemos evid\u00eancias concretas de fotoqu\u00edmica – rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas iniciadas pela luz estelar energ\u00e9tica – em exoplanetas”, disse Shang-Min Tsai, investigador na Universidade de Oxford, Reino Unido, e autor principal do artigo que explica a origem do di\u00f3xido de enxofre na atmosfera de WASP-39 b. “Vejo isto como uma perspetiva realmente promissora para, com esta miss\u00e3o, fazer avan\u00e7ar a nossa compreens\u00e3o das atmosferas exoplanet\u00e1rias”.<\/p>\n\n\n\n

Isto levou a outro “primeiro”: a aplica\u00e7\u00e3o de modelos computacionais de fotoqu\u00edmica, por parte dos cientistas, a dados que exigem que tal f\u00edsica seja totalmente explicada. As melhorias resultantes na modelagem v\u00e3o ajudar a construir o “know-how” tecnol\u00f3gico necess\u00e1rio para interpretar, no futuro, potenciais sinais de habitabilidade.<\/p>\n\n\n\n

“Os planetas s\u00e3o esculpidos e transformados ao orbitarem no ‘banho de radia\u00e7\u00e3o’ da estrela hospedeira”, disse Batalha. “Na Terra, essas transforma\u00e7\u00f5es permitem que a vida prospere”.<\/p>\n\n\n\n

A proximidade do planeta \u00e0 sua estrela-m\u00e3e – oito vezes mais perto do que Merc\u00fario est\u00e1 do Sol – tamb\u00e9m o torna um laborat\u00f3rio ideal para estudar os efeitos da radia\u00e7\u00e3o das estrelas hospedeiras nos exoplanetas. Um melhor conhecimento da liga\u00e7\u00e3o estrela-planeta dever\u00e1 trazer uma compreens\u00e3o mais profunda de como estes processos afetam a diversidade dos planetas observados na Gal\u00e1xia.<\/p>\n\n\n\n

Outros constituintes atmosf\u00e9ricos detetados pelo telesc\u00f3pio Webb incluem s\u00f3dio (Na), pot\u00e1ssio (K) e vapor de \u00e1gua (H2O), confirmando observa\u00e7\u00f5es telesc\u00f3picas anteriores terrestres e espaciais, bem como a descoberta de impress\u00f5es digitais da \u00e1gua, nestes comprimentos de onda mais longos, que nunca tinham sido vistos antes.<\/p>\n\n\n\n

O Webb tamb\u00e9m viu di\u00f3xido de carbono (CO2) com maior resolu\u00e7\u00e3o, fornecendo duas vezes mais dados do que os relatados nas suas observa\u00e7\u00f5es anteriores. Entretanto, o mon\u00f3xido de carbono (CO) foi detetado, mas as assinaturas \u00f3bvias de metano (CH4) e sulfureto de hidrog\u00e9nio (H2S) ficaram ausentes dos dados do Webb. Se presentes, estas mol\u00e9culas existem a n\u00edveis muito baixos.<\/p>\n\n\n\n

Para capturar este largo espectro da atmosfera de WASP-39 b, uma equipa internacional de centenas de cientistas analisou independentemente os dados de quatro modos dos instrumentos finamente calibrados do telesc\u00f3pio Webb.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"\/<\/a>
A composi\u00e7\u00e3o atmosf\u00e9rica do quente exoplaneta gigante gasoso WASP-39 b foi revelada pelo Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA\/ESA\/CSA. Este gr\u00e1fico mostra quatro espectros de transmiss\u00e3o de tr\u00eas dos instrumentos do Webb operados em quatro modos. Todos s\u00e3o representados numa escala comum que se estende de 0,5 a 5,5 micr\u00f3metros.
Um espectro de transmiss\u00e3o \u00e9 feito comparando a luz estelar filtrada atrav\u00e9s da atmosfera de um planeta \u00e0 medida que este se move em frente da estrela, com a luz estelar n\u00e3o filtrada detetada quando o planeta est\u00e1 ao lado da estrela. Cada um dos pontos de dados (c\u00edrculos brancos) nestes gr\u00e1ficos representa a quantidade de um comprimento de onda espec\u00edfico de luz que \u00e9 bloqueado pelo planeta e absorvido pela sua atmosfera. Os comprimentos de onda que s\u00e3o preferencialmente absorvidos pela atmosfera aparecem como picos no espectro de transmiss\u00e3o.
A linha azul \u00e9 um modelo mais adequado que tem em conta os dados, as propriedades conhecidas de WASP-39 b e a sua estrela (por exemplo, tamanho, massa, temperatura), e as caracter\u00edsticas assumidas da atmosfera. Os investigadores podem variar os par\u00e2metros do modelo – alterando caracter\u00edsticas desconhecidas como a altura das nuvens na atmosfera e a abund\u00e2ncia de v\u00e1rios gases – para obter um melhor ajuste e compreender melhor como a atmosfera realmente \u00e9.
No canto superior esquerdo, os dados do NIRISS mostram impress\u00f5es digitais de pot\u00e1ssio (K), \u00e1gua (H2O) e mon\u00f3xido de carbono (CO). No canto superior direito, os dados do NIRCam mostram uma assinatura de \u00e1gua proeminente. Na parte inferior esquerda, os dados do NIRSpec indicam \u00e1gua, di\u00f3xido de enxofre (SO2), di\u00f3xido de carbono (CO2), e mon\u00f3xido de carbono (CO). Na parte inferior direita, dados adicionais do NIRSpec revelam todas estas mol\u00e9culas, bem como s\u00f3dio (Na).
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

“T\u00ednhamos previsto o que [o telesc\u00f3pio] nos mostraria, mas foi mais preciso, mais diverso e mais bonito do que acreditava ser poss\u00edvel”, disse Hannah Wakeford, astrof\u00edsica da Universidade de Bristol, no Reino Unido, que investiga atmosferas exoplanet\u00e1rias.<\/p>\n\n\n\n

Ter uma lista t\u00e3o completa de ingredientes qu\u00edmicos numa atmosfera exoplanet\u00e1ria tamb\u00e9m d\u00e1 aos cientistas um vislumbre da abund\u00e2ncia de diferentes elementos uns em rela\u00e7\u00e3o aos outros, tais como os r\u00e1cios carbono\/oxig\u00e9nio ou pot\u00e1ssio\/oxig\u00e9nio. Isto, por sua vez, proporciona uma vis\u00e3o de como este planeta – e talvez outros – se formou a partir do disco de g\u00e1s e poeira que rodeava a estrela-m\u00e3e nos seus primeiros anos.<\/p>\n\n\n\n

O invent\u00e1rio qu\u00edmico de WASP-39 b sugere uma hist\u00f3ria de colis\u00f5es e fus\u00f5es de corpos mais pequenos chamados planetesimais para criar um eventual “Golias” planet\u00e1rio.<\/p>\n\n\n\n

“A abund\u00e2ncia de enxofre relativamente ao hidrog\u00e9nio indicou que o planeta presumivelmente sofreu uma grande acre\u00e7\u00e3o de planetesimais que podem fornecer estes ingredientes \u00e0 atmosfera”, disse Kazumasa Ohno, investigador exoplanet\u00e1rio da Universidade da Calif\u00f3rnia, Santa Cruz, que trabalhou nos dados do Webb. “Os dados tamb\u00e9m indicam que o oxig\u00e9nio \u00e9 muito mais abundante do que o carbono na atmosfera. Isto indica potencialmente que WASP-39 b se formou originalmente muito longe da estrela central”.<\/p>\n\n\n\n

Ao revelar com precis\u00e3o os detalhes de uma atmosfera exoplanet\u00e1ria, os instrumentos do telesc\u00f3pio Webb tiveram um desempenho muito superior \u00e0s expetativas dos cientistas – e prometem uma nova fase de explora\u00e7\u00e3o da grande variedade de exoplanetas na Gal\u00e1xia.<\/p>\n\n\n\n

“Vamos poder ver o grande quadro das atmosferas dos exoplanetas”, disse Laura Flagg, investigadora da Universidade de Cornell e membro da equipa internacional. “\u00c9 incrivelmente excitante saber que tudo vai ser reescrito. Essa \u00e9 uma das melhores partes de se ser cientista”.<\/p>\n\n\n\n

\n